Válvula de regulación de inyección química submarina.

Un aparato (10) que comprende:

un sistema de gestión de inyección química (16) para regular la entrada de un flujo de fluido en un cabezal de pozo,

sistema de gestión de inyección química (16) que comprende;

un paso de flujo que tiene una entrada y una salida;

una válvula (128) motorizada dispuesta en el paso de fluido entre la entrada y la salida;

un medidor de flujo (132) no invasivo dispuesto en el paso de fluido entre la entrada y la salida; y un controlador (134) acoplado de forma que se comunica tanto con el medidor de flujo (132) como con la válvula (128) motorizada, en el que el controlador (134) está configurado para ejercer control por retroalimentación de un parámetro de flujo de fluido a través del paso de flujo sobre la base de una señal retroalimentada desde el medidor de flujo (132) sin ejercer control por retroalimentación de una posición de la válvula (128) motorizada;

caracterizado porque

el medidor de flujo (132) no invasivo dispuesto en el paso de fluido entre la entrada y la salida es un medidor de flujo ultrasónico;

en el que el medidor de flujo ultrasónico tiene un primer transductor (206) y un segundo transductor (208), desplazándose en uso energía acústica a lo largo de un recorrido acústico desde el primer transductor (206) hasta el segundo transductor (208) y desplazándose energía acústica a lo largo de un recorrido acústico desde el segundo transductor (208) hasta el primer transductor (206) .

Válvula de regulación de inyección química submarina ANTECEDENTES Esta sección tiene la intención de presentar al lector diferentes aspectos de la técnica que pueden estar relacionados con diferentes aspectos de la presente invención, los cuales son descritos y/o reivindicados más abajo. Esta discusión se cree que es útil al proporcionar al lector información de antecedentes para facilitar un mejor entendimiento de diferentes aspectos de la presente invención. De acuerdo con esto, debe entenderse que estos enunciados deben ser leídos desde este punto de vista y no como reconocimiento de la técnica anterior.

A menudo pozos se usan para acceder a recursos por debajo de la superficie de la tierra. Por ejemplo, petróleo, gas natural y agua son a menudo extraídos por medio de un pozo. Algunos pozos se usan para inyectar materiales por debajo de la superficie de la tierra, por ejemplo, para secuestrar dióxido de carbono, para almacenar gas natural para su uso posterior o para inyectar vapor u otras sustancias cerca de un pozo de petróleo para mejorar la recuperación. Debido al valor de estos recursos subterráneos, los pozos son a menudo perforados con un coste elevado y típicamente se tiene gran cuidado para extender su vida útil.

A menudo se usan sistemas de gestión de inyección química para mantener un pozo y/o mejorar la producción de un pozo. Por ejemplo, se usan sistemas de gestión de inyección química para inyectar materiales inhibidores de corrosión, materiales inhibidores de espuma, materiales inhibidores de parafinas y/o anticongelantes para extender la vida de un pozo o incrementar el ritmo al cual los recursos son extraídos de un pozo. Típicamente, estos materiales son inyectados en el pozo de una manera controlada durante un período de tiempo mediante los sistemas de gestión de inyección química.

La vida de un sistema de gestión de inyección química puede estar limitada por sus componentes mecánicos, tales como cajas de engranajes, motores y válvulas que pueden deteriorarse. Además, sensores y actuadores usados para controlar el caudal pueden desviarse con el tiempo y, como resultado, la exactitud del sistema de gestión de inyección química puede disminuir. Estos problemas pueden ser particularmente agudos en aplicaciones submarinas, en las que el acceso al sistema de gestión de inyección química puede ser difícil y/o caro. Reemplazar un sistema de gestión de inyección química deteriorado o inexacto puede contribuir significativamente al coste de operación de un pozo, por ejemplo.

El documento de patente internacional nº WO 2008/095113 divulga un sistema de gestión de inyección química que emplea un medidor de flujo de desplazamiento positivo.

El documento de patente de EE.UU. nº US 6, 644, 119 trata de la caracterización no invasiva de un fluido multifásico fluyente que usa interferometría ultrasónica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estas y otras particularidades, aspectos y ventajas de la presente invención vendrán a ser mejor entendidas cuando la descripción detallada que sigue de ciertos ejemplos de realizaciones sea leída con referencia a los dibujos que acompañan en los cuales caracteres iguales representan partes iguales a lo largo de los dibujos, en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de un ejemplo de sistema de extracción de recursos de acuerdo con una realización de la presente técnica; la figura 2 es una vista en perspectiva parcial del sistema de extracción de recursos de la figura 1 que representa un ejemplo de sistema de gestión de inyección química y un receptáculo de válvula de acuerdo con una realización de la presente técnica; la figura 3 es una vista en perspectiva posterior del sistema de gestión de inyección química de la figura 2; la figura 4 es una vista en perspectiva del receptáculo de válvula de la figura 2; la figura 5 es una vista en corte del sistema de gestión de inyección química de la figura 2; la figura 6 es una vista en lateral de un ejemplo de regulador de flujo de acuerdo con una realización de la presente técnica; la figura 7 es una vista en sección transversal de un ejemplo de válvula de acuerdo con una realización de la presente técnica; la figura 8 es una vista esquemática del regulador de flujo de la figura 6; la figura 9 es una vista en sección transversal de un ejemplo de ecualizador de presión de acuerdo con una realización de la presente técnica; la figura 10 es un diagrama de flujo que representa un ejemplo de proceso de ecualización de presiones de acuerdo con una realización de la presente técnica; la figura 11 representación esquemática en sección transversal de un ejemplo de medidor de flujo ultrasónico usado con el regulador de flujo de acuerdo con una realización de la presente técnica; la figura 12 es una gráfica que representa la posición de la aguja frente al coeficiente de flujo para la válvula de la figura 7;

la figura 13 es un diagrama de flujo que representa un ejemplo de procedimiento de ajuste de válvula de acuerdo con una realización de la presente técnica; la figura 14 es una vista en sección transversal de otro ejemplo de medidor de flujo ultrasónico usado con la regulador de flujo de acuerdo con una realización de la presente técnica; la figura 15 es una vista en sección transversal de un ejemplo de un inserto de sistema de gestión de inyección química configurado para fijarse en su lugar en el interior de un receptáculo de sistema de gestión de inyección química alternativo, ilustrado en la figura 16; la figura 16 es una vista en sección transversal de un ejemplo alternativo de receptáculo de sistema de gestión de inyección química en el interior del cual puede fijarse en su lugar el inserto de sistema de gestión de inyección química de la figura 15; la figura 17 es una vista en sección transversal del inserto de sistema de gestión de inyección química de la figura 15 fijado en su lugar en el interior del receptáculo de sistema de gestión de inyección química de la figura 16; la figura 18 es una vista en perspectiva del inserto de sistema de gestión de inyección química de la figura 15 fijado en su lugar en el interior del receptáculo de sistema de gestión de inyección química de la figura 16; y la figura 19 es una vista en sección transversal de un ejemplo de inserto de sistema de gestión de inyección química que contiene múltiples sistemas de gestión de inyección química.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES ESPECÍFICAS Una o más realizaciones específicas de la presente invención se describirán más abajo. Estas realizaciones descritas son sólo ejemplos de la presente invención. Adicionalmente, en un esfuerzo para proporcionar una descripción concisa de estos ejemplos de realización, todas las particularidades de una implementación real pueden no ser descritas en la especificación. Debe apreciarse que en el desarrollo de cualquier implementación real de este tipo, como en cualquier proyecto de diseño o ingeniería, deben tomarse numerosas decisiones específicas de implementación para alcanzar los objetivos específicos de los desarrolladores, tales como el cumplimiento de restricciones relacionadas con el sistema o relacionadas con el negocio, las cuales pueden variar de una implementación a otra. Además, debe apreciarse que un esfuerzo de desarrollo de este tipo podría ser complejo y consumir tiempo, pero sin embargo seria una tarea rutinaria de diseño, fabricación y producción para los expertos normales que tiene el beneficio de esta divulgación.

Cuando se presentan elementos de diferentes realizaciones de la presente invención, los artículos “un/a”, “el/la”, “los/las” y “dicho/a/s” se pretende que signifiquen que hay uno o más de los elementos. Los términos “que comprende”, “que incluye” y “que tiene” se pretende que sean inclusivos y signifiquen que puede haber elementos adicionales distintos de los elementos listados. Además, el uso de “superior”, “inferior”, “arriba”, “debajo” y variaciones de estos términos se hace por conveniencia, pero no requieren ninguna orientación en particular de los componentes.

Ciertos ejemplos de realización de la presente invención incluyen un sistema de gestión de inyección química que aborda una o más de las deficiencias mencionadas más arriba de los sistemas de gestión de inyección química convencionales. Algunas realizaciones pueden incluir un regulador de flujo que incluye uno o más medidores de flujo no invasivos, tales como medidores de flujo ultrasónicos. El uso de medidores de flujo no invasivos en el sistema de gestión de inyección química puede... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (10) que comprende:

un sistema de gestión de inyección química (16) para regular la entrada de un flujo de fluido en un cabezal de pozo, sistema de gestión de inyección química (16) que comprende; un paso de flujo que tiene una entrada y una salida; una válvula (128) motorizada dispuesta en el paso de fluido entre la entrada y la salida; un medidor de flujo (132) no invasivo dispuesto en el paso de fluido entre la entrada y la salida; y un controlador (134) acoplado de forma que se comunica tanto con el medidor de flujo (132) como con la válvula (128) motorizada, en el que el controlador (134) está configurado para ejercer control por retroalimentación de un parámetro de flujo de fluido a través del paso de flujo sobre la base de una señal retroalimentada desde el medidor de flujo (132) sin ejercer control por retroalimentación de una posición de la válvula (128) motorizada;

caracterizado porque el medidor de flujo (132) no invasivo dispuesto en el paso de fluido entre la entrada y la salida es un medidor de flujo ultrasónico; en el que el medidor de flujo ultrasónico tiene un primer transductor (206) y un segundo transductor (208) , desplazándose en uso energía acústica a lo largo de un recorrido acústico desde el primer transductor (206) hasta el segundo transductor (208) y desplazándose energía acústica a lo largo de un recorrido acústico desde el segundo transductor (208) hasta el primer transductor (206) .

2. El aparato (10) de la reivindicación 1, en el que el medidor de flujo (132) no invasivo está configurado para medir parámetros de flujo del flujo de fluido en múltiples direcciones o la densidad del flujo de fluido, o en el que el medidor de flujo (132) no invasivo está configurado para identificar bloqueos en el flujo de fluido o cambios en la viscosidad del flujo de fluido.

3. El aparato (10) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el medidor de flujo (132) no invasivo es un dispositivo de regulación de flujo secundario y el sistema de gestión de inyección química (16) comprende un dispositivo de regulación de flujo primario, preferiblemente, en el que el dispositivo de regulación de flujo primario comprende un medidor de flujo de desplazamiento positivo, medidor de flujo de área variable, medidor de flujo de placa de orificio o una combinación de los mismos.

4. El aparato (10) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el flujo de fluido comprende monoetilénglicol.

5. El aparato (10) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el medidor de flujo (132) no invasivo está configurado para transmitir información hasta una estación de control maestra que usa un protocolo Can-bus, un protocolo Profibus, un protocolo Modbus o una combinación de los mismos.

6. El aparato (10) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el controlador (134) está configurado para ejercer control por alimentación hacia delante de la posición de la válvula (128) motorizada sobre la base de una diferencia entre un valor deseado del parámetro y un valor del parámetro indicado por la señal de retroalimentación.

7. El aparato (10) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que al menos una porción sustancial de un interior del sistema de gestión de inyección química (16) está llena de un fluido de protección.

8. El aparato (10) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sistema de gestión de inyección química (16) comprende un ecualizador de presión (22) .

9. El aparato (10) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el parámetro de flujo de fluido es un caudal volumétrico.

10. El aparato (10) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sistema de gestión de inyección química (16) comprende:

un controlador (134) acoplado de forma que se comunica con el medidor de flujo (132) no invasivo; un actuador de válvula (130) acoplado de forma que se comunica con el controlador (134) ; y una válvula (128) acoplada al actuador de válvula (130) de tal forma que el movimiento del actuador de válvula (130) cambia el grado hasta el cual la válvula (128/) está abierta o cerrada; preferiblemente, en el que el controlador (134) está configurado para enviar una señal al actuador de válvula (130) para que cambie el grado hasta el cual la válvula (128) está abierta o cerrada sobre la bese de una señal del medidor de flujo (132) ; más preferiblemente, en el que el controlador (134) está configurado para enviar una señal al actuador de válvula (130) sin tener en cuenta una posición en ese momento del actuador de válvula (130) , de la válvula (128) o una combinación de las mismas.

11. Un conjunto de cabezal de pozo que comprende un aparato (10) de acuerdo con cualquiera de las 5 reivindicaciones precedentes.

12. El conjunto de cabezal de pozo de la reivindicación 11, que comprende un árbol (14) acoplado al sistema de gestión de inyección química (16) y un pozo (12) acoplado al árbol (14) .

13. El conjunto de cabezal de pozo de la reivindicación 11, que comprende colector múltiple acoplado al sistema de gestión de inyección química (16) y un pozo (12) acoplado al colector múltiple.